JP6716334B2 - Information processing apparatus, information processing method, and computer program. - Google Patents

Information processing apparatus, information processing method, and computer program. Download PDF

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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

本発明は、移動体を測定することにより得られた信号を処理する情報処理装置、情報処理方法、およびコンピュータプログラムに関するものである。 The present invention relates to an information processing device, an information processing method, and a computer program that process a signal obtained by measuring a moving body.

一般に、モータ等の移動体の移動量、角度、位置などを検出するために、光学式のロータリエンコーダが広く利用されている。光学式のロータリエンコーダでは、発光ダイオードやLED等からなる発光素子から、信号の検出に必要なパターンが形成された回転信号板に対して均一光を照射する。そして、パターンを透過した透過光、または信号板からの反射光を、フォトダイオードまたはフォトトランジスタ等の受光素子で検知する。検知結果から電気信号パターンを作成する。そして、当該電気信号パターンに基づいてエンコーダ出力信号を生成している。尚、エンコーダ出力信号は、機能的区分けとして、相対位置を出力するインクリメンタル方式と、絶対位置を出力するアブソリュート方式が知られている。ここでは、インクリメンタル方式について説明する。 In general, an optical rotary encoder is widely used to detect the movement amount, angle, position, etc. of a moving body such as a motor. In an optical rotary encoder, a light emitting element such as a light emitting diode or an LED irradiates a rotating signal plate on which a pattern required for signal detection is formed with uniform light. Then, the light transmitted through the pattern or the light reflected from the signal plate is detected by a light receiving element such as a photodiode or a phototransistor. An electric signal pattern is created from the detection result. Then, the encoder output signal is generated based on the electric signal pattern. The encoder output signal is known to be functionally classified into an incremental system that outputs a relative position and an absolute system that outputs an absolute position. Here, the incremental method will be described.

インクリメンタル方式では、内挿処理により高精度な位置検出を実現する技術が知られている。これは、エンコーダ信号の振幅及びオフセットの値が揃っており、互いの位相が90°異なる2相のアナログ正弦波信号が出力されることを前提条件としている。 In the incremental method, a technique for realizing highly accurate position detection by interpolation processing is known. This is based on the precondition that the amplitude and offset values of the encoder signal are uniform and two-phase analog sine wave signals whose phases are different by 90° are output.

具体的な内挿処理の方法としては、抵抗分割による方法や、逆正接(arctan)演算による方法が知られている。 As a specific method of interpolation processing, a method using resistance division and a method using arctangent calculation are known.

逆正接演算を行う方法としては、「CORDIC(COordinate Rotation DIgital Computer)アルゴリズム」と呼ばれる座標データの回転演算処理方法が知られている。CORDICでは、先ず入力信号を2次元座標データとして扱う。そして、この2次元座標データの座標回転を、ビットシフトと加減算という単純な演算の繰返しのみを実行することで逆正接演算を実現することが可能になっている。 As a method of performing an arctangent calculation, a rotation calculation processing method of coordinate data known as a “CORDIC (COordinate Rotation Digital Computer) algorithm” is known. In CORDIC, first, an input signal is treated as two-dimensional coordinate data. Then, the arctangent calculation can be realized by executing the simple rotation of bit shift and addition/subtraction for the coordinate rotation of the two-dimensional coordinate data.

ただし、実際のエンコーダ出力信号には、高調波成分が含まれており、理想的な正弦波の信号でない。そのため、エンコーダ出力信号に対して、振幅、オフセット及び位相の誤差を補正しても、厳密な正弦波信号とはならず、内挿処理を行う際に検出誤差が発生していた。 However, the actual encoder output signal contains harmonic components and is not an ideal sine wave signal. Therefore, even if the error of the amplitude, the offset, and the phase of the encoder output signal is corrected, the sine wave signal is not strict, and a detection error occurs when performing the interpolation process.

特許文献1に開示されている技術では、このような検出誤差を補正するため、エンコーダの検出変位量(検出角度)を微分した値、つまり、変位速度が一定となるような補正値を生成している。生成された補正値を検出位置毎に設定しておくことにより、検出位置を補正している。また、特許文献2に開示されている技術では、検出誤差の推移が周期的であることを利用し、その検出誤差量を正弦波と近似することによって、検出誤差量を逐次演算し、検出位置を補正している。 In the technique disclosed in Patent Document 1, in order to correct such a detection error, a value obtained by differentiating the detected displacement amount (detected angle) of the encoder, that is, a correction value that makes the displacement speed constant is generated. ing. The detected position is corrected by setting the generated correction value for each detected position. Further, in the technique disclosed in Patent Document 2, the transition of the detection error is periodic, and the detection error amount is sequentially calculated by approximating the detection error amount with a sine wave to detect the detection position. Is being corrected.

特開2009−303358号公報JP, 2009-303358, A 特開2006−170837号公報JP 2006-170837 A

しかしながら、例えば、特許文献1に示される方法では、検出位置の分解能分だけ補正値を用意する必要がある。よって、検出位置の高分解能化にともなって補正値を格納するメモリ領域が膨大になってしまう。一方、特許文献2では、まず、補正値を生成するための演算時間が必要になる。更に、検出誤差の推移が理想的な正弦波と近似できる場合であっても、検出誤差を演算するために用いている位置情報(参照位置)が、誤差を含む検出位置であるので、原理的に検出誤差の演算精度が低くなってしまう。 However, for example, in the method disclosed in Patent Document 1, it is necessary to prepare the correction value for the resolution of the detection position. Therefore, the memory area for storing the correction value becomes enormous as the resolution of the detection position becomes higher. On the other hand, in Patent Document 2, first, a calculation time is required to generate the correction value. Further, even if the transition of the detection error can be approximated to an ideal sine wave, the position information (reference position) used to calculate the detection error is the detection position including the error, so that the theoretical Moreover, the calculation accuracy of the detection error becomes low.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、検出誤差の補正用のメモリ容量を抑えつつ、高精度に、移動体のエンコーダ信号を処理することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to process an encoder signal of a moving body with high accuracy while suppressing a memory capacity for correcting a detection error.

上述の問題点を解決するため、本発明の情報処理装置は、移動体を測定することにより得られた第一の相のアナログ波状信号と第二の相のアナログ波状信号とを取得する取得手段と、前記第一の相のアナログ波状信号に対して第一の余弦波および当該第一の余弦波よりも高調波である第二の余弦波を用い、前記第二の相のアナログ波状信号に対して第一の正弦波および当該第一の正弦波よりも高調波である第二の正弦波を用いた逆正接の関係式を満たす位相の情報を、反復計算で前記逆正接の関係式に含まれる回転角を収束させることにより算出する算出手段と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the information processing apparatus of the present invention is an acquisition unit that acquires a first-phase analog wavy signal and a second-phase analog wavy signal obtained by measuring a moving body. And a second cosine wave that is a higher harmonic than the first cosine wave and the first cosine wave with respect to the first phase analog wavy signal, to the second phase analog wavy signal On the other hand, the information of the phase satisfying the relational expression of the arctangent using the first sinusoidal wave and the second sinusoidal wave which is a higher harmonic wave than the first sinusoidal wave is converted into the arctangent relational expression by iterative calculation. And a calculating unit that calculates by converging the included rotation angle.

本発明によれば、検出誤差の補正用のメモリ容量を抑えつつ、高精度に、移動体のエンコーダ信号を処理することが出来る。 According to the present invention, it is possible to process an encoder signal of a moving object with high accuracy while suppressing a memory capacity for correcting a detection error.

第1実施形態に係るモータ制御装置の制御ブロック図。3 is a control block diagram of the motor control device according to the first embodiment. FIG. 第1実施形態に係る変位検出部の構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a displacement detection unit according to the first embodiment. 第1実施形態に係る内挿処理部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the interpolation process part which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る逆正接演算部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the arctangent calculation part which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る逆正接演算部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the arctangent calculation part which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る逆正接演算部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the arctangent calculation part which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る逆正接演算部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the arctangent calculation part which concerns on 4th Embodiment. 第5実施形態に係る変位検出部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the displacement detection part which concerns on 5th Embodiment. 第5実施形態に係る高調波成分除去フィルタ部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the harmonic component removal filter part which concerns on 5th Embodiment. モータ制御装置の概略図。The schematic diagram of a motor control device. 2相エンコーダ出力信号を説明する図。The figure explaining a 2-phase encoder output signal. 理想エンコーダ信号波形(正弦波)及び実際のエンコーダ信号波形を例示的に示す図。The figure which shows an ideal encoder signal waveform (sine wave) and an actual encoder signal waveform as an example. モータの実際の変位に対する検出変位量及び検出誤差を例示的に示す図。The figure which shows the detection displacement amount and detection error with respect to the actual displacement of a motor as an example. 第1実施形態、第2実施形態、第5実施形態における高調波歪エンコーダ信号波形を示す図。The figure which shows the harmonic distortion encoder signal waveform in 1st Embodiment, 2nd Embodiment, and 5th Embodiment. 第1実施形態における演算結果を示す図。The figure which shows the calculation result in 1st Embodiment. 第2実施形態における演算結果を示す図。The figure which shows the calculation result in 2nd Embodiment. 第3実施形態における補正なしの場合の演算結果を示す図。The figure which shows the calculation result when there is no correction in 3rd Embodiment. 第3実施形態における高調波歪エンコーダ信号波形を示す図。The figure which shows the harmonic distortion encoder signal waveform in 3rd Embodiment. 第3実施形態における演算結果を示す図。The figure which shows the calculation result in 3rd Embodiment. 第5実施形態における演算結果を示す図。The figure which shows the calculation result in 5th Embodiment.

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1実施形態)
本発明に係る情報処理装置の第1実施形態として、モータ制御装置に実装され、エンコーダ信号に重畳される高調波歪を除去可能な情報処理装置について説明する。
(First embodiment)
As a first embodiment of an information processing apparatus according to the present invention, an information processing apparatus mounted on a motor control device and capable of removing harmonic distortion superimposed on an encoder signal will be described.

(モータ制御装置の構成)
図10は、本実施形態におけるモータ制御装置の概略図である。図10(a)はモータ制御装置1000の全体図を、図10(b)はエンコーダスケール1002の概略平面図を示している。また、モータ制御装置1000は、回転モータ1001のモータ軸の回転角(変位量)を検出する。
(Structure of motor controller)
FIG. 10 is a schematic diagram of the motor control device according to the present embodiment. 10A shows an overall view of the motor control device 1000, and FIG. 10B shows a schematic plan view of the encoder scale 1002. Further, the motor control device 1000 detects the rotation angle (displacement amount) of the motor shaft of the rotary motor 1001.

検出は、回転スリット円板及び固定スリット円板を有するエンコーダスケール1002と、発光素子(発光ダイオード)と受光素子(フォトダイオード)を有するセンサ部1003とで行われる。回転スリット円板は、回転モータ1001のモータ軸に取付けられ、モータ軸とともに回転する。一方、固定スリット円板及びセンサ部1003は、基板に固定されている。発光素子と受光素子との間には、回転スリット円板と固定スリット円板が位置するよう構成されている。 The detection is performed by an encoder scale 1002 having a rotary slit disc and a fixed slit disc, and a sensor unit 1003 having a light emitting element (light emitting diode) and a light receiving element (photodiode). The rotary slit disk is attached to the motor shaft of the rotary motor 1001 and rotates with the motor shaft. On the other hand, the fixed slit disk and the sensor unit 1003 are fixed to the substrate. A rotary slit disk and a fixed slit disk are arranged between the light emitting element and the light receiving element.

エンコーダスケール1002には、複数のスリット1005が設けられている。エンコーダスケール1002は、回転モータ1001のモータ軸の回転変位に伴い、モータ軸を回転軸中心として回転する。回転スリット円板が回転することにより、発光素子の光は、透過するか又は遮断されることになる。また、固定スリット円板は、エンコーダの出力信号を2相にするため、固定スリットが2つに分かれている。 The encoder scale 1002 is provided with a plurality of slits 1005. The encoder scale 1002 rotates around the motor shaft as a rotation axis center in accordance with the rotational displacement of the motor shaft of the rotary motor 1001. The light of the light emitting element is transmitted or blocked by the rotation of the rotary slit disk. Further, the fixed slit disk is divided into two fixed slits in order to make the output signals of the encoder into two phases.

センサ部1003には2つの受光素子が設けられており、それぞれの受光素子は、スリット1005を通過し、さらに固定スリットによってA相パターンとB相パターンの二種にわけられた光を検出することにより2相の電気信号パターンを形成する。 The sensor unit 1003 is provided with two light receiving elements, and each of the light receiving elements passes through the slit 1005 and further detects the light divided into two kinds of the A phase pattern and the B phase pattern by the fixed slit. Thereby forming a two-phase electric signal pattern.

図11は、2相エンコーダ出力信号を説明する図である。図11に示すように、光学式エンコーダでは互いに位相が90°異なるA相信号とB相信号が生成される。これらは2相エンコーダ信号を得る場合であるが、複数相エンコーダ信号を得る場合は、固定スリット、受光素子はそれぞれ複数個用意される。なお、エンコーダの検出原理は光学式(透過式)に限られず、反射光を用いた光学式、静電式、磁気式など他の方式を採用することも可能である。また、回転スリット円板はモータ軸ではなく、モータ制御装置1000によって駆動される被駆動体に取り付けられ、被駆動体の移動量を検出するものであってもよい。 FIG. 11 is a diagram illustrating a two-phase encoder output signal. As shown in FIG. 11, the optical encoder generates an A-phase signal and a B-phase signal whose phases are different from each other by 90°. These are cases where a two-phase encoder signal is obtained, but when obtaining a two-phase encoder signal, a plurality of fixed slits and light receiving elements are prepared. The detection principle of the encoder is not limited to the optical type (transmissive type), and other types such as an optical type using reflected light, an electrostatic type, and a magnetic type can be adopted. Further, the rotary slit disk may be attached to a driven body driven by the motor control device 1000, instead of the motor shaft, to detect the amount of movement of the driven body.

モータコントローラ1004は、回転モータ1001の回転駆動を制御する。モータコントローラ1004は、回転モータ1001を駆動する駆動手段、及び、この駆動手段を制御する制御手段を備える。モータコントローラ1004は、目標値であるモータ回転角(目標変位量)と実測値であるモータ検出角度(検出変位量)とを比較する。そして、実測値が目標値に等しくなるようにフィードバック制御する。これは、クローズドループと呼ばれるモータ制御方式であるが、モータ検出角度(検出変位量)は取得するが、目標値と比較することなくモータを駆動するオープンループの制御方式の場合であっても採用可能である。 The motor controller 1004 controls the rotary drive of the rotary motor 1001. The motor controller 1004 includes a drive unit that drives the rotary motor 1001 and a control unit that controls the drive unit. The motor controller 1004 compares the motor rotation angle (target displacement amount), which is a target value, with the motor detection angle (detection displacement amount), which is an actual measurement value. Then, feedback control is performed so that the measured value becomes equal to the target value. This is a motor control method called closed loop, which is used even when the motor detection angle (detection displacement amount) is acquired, but the open loop control method drives the motor without comparing it with the target value. It is possible.

図1は、本実施形態におけるモータ制御装置の制御ブロック図である。駆動手段101は、上位の制御手段であるモータコントローラ1004からの出力信号に基づいて、所定の駆動信号1を回転モータ1001に供給する。可動部102(被測定体)であるモータ軸は、駆動信号1が入力されることにより、所定の回転角度だけ変位する。変位検出部103は、可動部102の回転角度の変位量(位置変位量)を検出し、検出結果を出力する。 FIG. 1 is a control block diagram of the motor control device according to the present embodiment. The drive unit 101 supplies a predetermined drive signal 1 to the rotary motor 1001 based on an output signal from the motor controller 1004 which is a higher-order control unit. The motor shaft, which is the movable portion 102 (object to be measured), is displaced by a predetermined rotation angle when the drive signal 1 is input. The displacement detection unit 103 detects the displacement amount (positional displacement amount) of the rotation angle of the movable unit 102 and outputs the detection result.

図2は、本実施形態における変位検出部103の構成を示す図である。可動部102に連動したエンコーダ201は、変位量に応じて、図11に示すような、90度位相が異なる正弦波状2相信号のエンコーダ信号を生成し、内挿処理部202へ出力する。このエンコーダ信号は、図12の実際のエンコーダ信号(1相のみ図示)に示すように、理想的な正弦波ではなく、一般的に高調波成分を含んでいる。この高調波成分は、発光素子の光強度分布発生、固定スリットおよび回転スリットによる回折現象などの光学現象が複雑に相俟って発生する。ここで、エンコーダ201としては、例えば光学式のエンコーダが用いられる。しかし、高調波成分が発生および重畳する現象は、磁気式エンコーダにおいても、磁界分布歪や磁気抵抗歪などが原因で発生することが知られており、光学式のエンコーダに限定されるものではない。 FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the displacement detection unit 103 in this embodiment. The encoder 201 interlocked with the movable unit 102 generates an encoder signal of a sinusoidal two-phase signal having a 90-degree phase difference as shown in FIG. 11 according to the displacement amount, and outputs the encoder signal to the interpolation processing unit 202. As shown in the actual encoder signal of FIG. 12 (only one phase is shown), this encoder signal is not an ideal sine wave, but generally contains a harmonic component. This harmonic component is generated by a complicated combination of optical phenomena such as generation of light intensity distribution of the light emitting element and diffraction by the fixed slit and the rotating slit. Here, as the encoder 201, for example, an optical encoder is used. However, it is known that the phenomenon in which harmonic components are generated and superposed occurs also in a magnetic encoder due to magnetic field distribution distortion, magnetoresistive distortion, etc., and is not limited to an optical encoder. ..

図3は、内挿処理部202の構成を示す図である。アナログ/デジタル(A/D)変換器301は、アナログ波状信号であるアナログA相信号4及びアナログB相信号5を、デジタル信号(デジタルA相信号6、デジタルB相信号7)に変換するためのものである。A/D変換前後のエンコーダ信号に含まれるノイズ分を除去するために、フィルタ回路や、ノイズ除去回路が内挿処理部202に搭載される。なお、このフィルタ回路やノイズ除去回路の構成は、公知のものが利用可能であるためここでは詳細な説明は省略する。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the interpolation processing unit 202. The analog/digital (A/D) converter 301 converts the analog A-phase signal 4 and the analog B-phase signal 5 that are analog wave-shaped signals into digital signals (digital A-phase signal 6 and digital B-phase signal 7). belongs to. A filter circuit and a noise removing circuit are mounted on the interpolation processing unit 202 in order to remove a noise component included in the encoder signal before and after the A/D conversion. The filter circuit and the noise removing circuit may have known configurations, and thus detailed description thereof will be omitted.

オフセット・位相差補正部302では、デジタルA相信号6、デジタルB相信号7の各々について、それぞれの基準値に対してオフセット処理を施す。このオフセット処理によってA相、B相のエンコーダ信号は、0を基準に正負に変動する信号となる。 The offset/phase difference correction unit 302 performs offset processing on each of the reference values of the digital A-phase signal 6 and the digital B-phase signal 7. By this offset processing, the A-phase and B-phase encoder signals become positive and negative signals with 0 as a reference.

また、位相差補正では、A相とB相の位相差が90°になるように補正処理を行う。この位相差補正処理では、位相差が90°からの誤差分だけ、一方のエンコーダ信号に回転演算処理を行うものや、A相とB相の和とA相とB相の差を新たな2相信号とすることで、新たな2相信号では90°位相が保証される手法などがある。このようにしてオフセット・位相差補正された調整デジタルA相信号8、調整デジタルB相信号9が得られる。 Further, in the phase difference correction, the correction processing is performed so that the phase difference between the A phase and the B phase becomes 90°. In this phase difference correction processing, the rotation calculation processing is performed on one encoder signal by the amount of error from the phase difference of 90°, and the sum of A phase and B phase and the difference between A phase and B phase are newly added. By using a phase signal, there is a method of guaranteeing a 90° phase for a new two-phase signal. In this way, the adjusted digital A-phase signal 8 and the adjusted digital B-phase signal 9 which are offset/phase difference corrected are obtained.

領域判定部303は、調整デジタルA相信号8、調整デジタルB相信号9から作られるリサージュの象限(領域)を判定する。A相信号、B相信号がともに正の場合は第一象限、A相信号が負、B相信号が正の場合は第二象限、A相信号、B相信号がともに負の場合は第三象限、A相信号が正、B相信号が負の場合は第四象限とする。このとき象限の移動に伴って、エンコーダの位置情報がインクリメントあるいはディクリメントされ、荒い位置情報が得られる。この位置情報は、たとえばエンコーダスリット間隔を360°と規定した場合は、90°単位で位置を取得することが可能である。この荒い位置情報と後述する内挿位置を足したものが、検出変位量となるのだが、本説明では、内挿処理(内挿位置)にのみ着目するため、この荒い位置情報に関しては以降説明を省略する。 The area determination unit 303 determines the quadrant (area) of the Lissajous made from the adjusted digital A-phase signal 8 and the adjusted digital B-phase signal 9. The first quadrant when both the A-phase signal and the B-phase signal are positive, the second quadrant when the A-phase signal is negative, the second quadrant when the B-phase signal is positive, and the third quadrant when both the A-phase signal and the B-phase signal are negative In the quadrant, when the A-phase signal is positive and the B-phase signal is negative, the fourth quadrant is used. At this time, the position information of the encoder is incremented or decremented as the quadrant moves, and rough position information is obtained. For example, when the encoder slit interval is defined as 360°, this position information can acquire the position in 90° units. The sum of this rough position information and the interpolation position to be described later is the detected displacement amount. However, in this description, since only the interpolation process (interpolation position) is focused on, this rough position information will be described below. Is omitted.

また、領域判定部303以降の演算処理は正の値のみで実行できるようにするため、領域判定部303は、調整デジタルA相信号の絶対値であるA相データX10と、調整デジタルB相信号の絶対値であるB相データY11が出力される。 Further, in order that the arithmetic processing after the area determination unit 303 can be executed only with a positive value, the area determination unit 303 uses the A phase data X10 that is the absolute value of the adjusted digital A phase signal and the adjusted digital B phase signal. B-phase data Y11 that is the absolute value of is output.

逆正接演算部304は、A相データX10とB相データY11をもとにして逆正接値(arctan)演算を実行して内挿位置を計算し、0°〜90°つまり、1象限内の内挿位置12を出力する。 The arctangent calculation unit 304 performs arctangent value (arctan) calculation based on the A-phase data X10 and the B-phase data Y11 to calculate the interpolated position, and 0° to 90°, that is, within one quadrant. The interpolation position 12 is output.

角度変換部305は、逆正接演算部304により計算された0°〜90°の範囲の内挿位置12を領域判定部303による象限情報(4分割)によって補正する。具体的には、第一象限および第三象限の場合は、内挿位置12がそのまま検出変位量に、第二象限および第四象の場合に、90°−内挿位置が検出変位量となる。(荒い位置情報を考慮する場合は、ここで荒い位置情報を加算する)このようにして、変位検出部103は、エンコーダ信号から内挿処理を施した高精度な角度値を算出していく。ここで、従来の技術のように、逆正接演算部304による角度算出は理想的な正弦波であることを前提とした演算を行うと演算誤差が発生してしまう。これは、エンコーダ信号に含まれている高調波成分が原因であり、検出誤差が発生する。 The angle conversion unit 305 corrects the interpolation position 12 in the range of 0° to 90° calculated by the arctangent calculation unit 304 by the quadrant information (four divisions) by the region determination unit 303. Specifically, in the first quadrant and the third quadrant, the interpolated position 12 is the detected displacement amount as it is, and in the second quadrant and the fourth quadrant, 90°-the interpolated position is the detected displacement amount. .. (When considering the rough position information, the rough position information is added here) In this way, the displacement detection unit 103 calculates a highly accurate angle value that has been subjected to interpolation processing from the encoder signal. Here, if the calculation of the angle by the arctangent calculation unit 304 is performed on the assumption that the sine wave is an ideal as in the conventional technique, a calculation error occurs. This is due to the harmonic components included in the encoder signal, which causes a detection error.

図12は、理想エンコーダ信号波形(正弦波)及び実際のエンコーダ信号波形を示す図である。また、図13は、図14に示す実際のエンコーダ信号波形が入力されたときの検出変位量と検出誤差を示す図である。なお、検出誤差とは駆動されたモータの実際の変位量と検出変位量の差分である。 FIG. 12 is a diagram showing an ideal encoder signal waveform (sine wave) and an actual encoder signal waveform. Further, FIG. 13 is a diagram showing the detected displacement amount and the detection error when the actual encoder signal waveform shown in FIG. 14 is input. The detection error is the difference between the actual displacement amount of the driven motor and the detected displacement amount.

図13に示すように、検出誤差の影響により、検出変位量は実際の変位量に対して線形となっていない。つまり、グラフ上で曲線となっている。なお、エンコーダ信号が理想的な正弦波である場合は、変位検出誤差が発生せず、実際の変位量と検出変位量は線形となっている。つまり、グラフ上で直線となる。 As shown in FIG. 13, the detected displacement amount is not linear with the actual displacement amount due to the influence of the detection error. That is, it is a curve on the graph. When the encoder signal is an ideal sine wave, no displacement detection error occurs and the actual displacement amount and the detected displacement amount are linear. In other words, it becomes a straight line on the graph.

また、図13に示す検出誤差の変化から分かるように、検出誤差は、実際の変位量に対して周期的に、つまり、エンコーダ信号の高調波成分の発生量に依存しており、かつ、一つのエンコーダスリット間隔(360[deg])内で4周期分の変動を生じている。そして、約±5[deg]程度の誤差が発生している。ただし、これはエンコーダ信号が図14に示すエンコーダ波形の場合の特性例であり、これに限定されるものではない。尚、上記の傾向は余弦波でも同様である。 Further, as can be seen from the change in the detection error shown in FIG. 13, the detection error periodically depends on the actual displacement amount, that is, depends on the generation amount of the harmonic component of the encoder signal, and Within one encoder slit interval (360 [deg]), fluctuations of four cycles occur. Then, an error of about ±5 [deg] occurs. However, this is an example of characteristics when the encoder signal has the encoder waveform shown in FIG. 14, and is not limited to this. The above tendency also applies to the cosine wave.

以上で説明したように、エンコーダ信号には高調波成分が発生しており、高調波成分を考慮しない演算を行うと検出誤差が発生してしまう。本実施形態では、変位検出部103の検出精度を向上させるため、エンコーダ信号に含まれる高調波成分を考慮した逆正接演算(高調波歪補正CORDIC回転演算手法)を行う。以降、詳細に説明していく。 As described above, a harmonic component is generated in the encoder signal, and a detection error will occur if an operation that does not consider the harmonic component is performed. In the present embodiment, in order to improve the detection accuracy of the displacement detection unit 103, the arctangent calculation (harmonic distortion correction CORDIC rotation calculation method) is performed in consideration of the harmonic components included in the encoder signal. The details will be described below.

(高調波成分を考慮した逆正接演算部の構成)
図4に、本実施形態における高調波歪補正可能なCORDIC回転演算を用いた逆正接演算部304の構成図を示す。尚、本実施形態においては、CORDIC演算を用いた説明をしているが、2分探索などの反復計算を用いて回転角を収束させ、求めても良い。第1実施形態で想定されるA相入力信号X(A相データX10)とB相入力信号Y(B相データY11)はそれぞれ、式1で示される。ただし、すでに説明したようにA相データX10とB相データY11は絶対値として入力されるため、実際には正の値のみをとるものとする。
(Structure of arctangent calculation unit considering harmonic components)
FIG. 4 shows a configuration diagram of the arctangent calculation unit 304 using the CORDIC rotation calculation capable of correcting harmonic distortion in the present embodiment. It should be noted that although the present embodiment has been described using the CORDIC operation, the rotation angle may be converged and obtained using an iterative calculation such as a binary search. The A-phase input signal X (A-phase data X10) and the B-phase input signal Y (B-phase data Y11) that are assumed in the first embodiment are each represented by Expression 1. However, as described above, the A-phase data X10 and the B-phase data Y11 are input as absolute values, so that only positive values are actually taken.


第1実施形態では式1に示すように3次高調波成分までを考慮し、また式1内のa1は基本波成分の係数(強度)を、a3は3次高調波成分の係数(強度)を示しており、A相とB相でそれぞれ同じ場合を対象とする。ここで、逆正接演算を行う。具体的には、本実施形態では、数式1から求められる数式2に示す関係式を満たす回転角θをCORDIC回転演算の手法によって求める。

In the first embodiment, up to the third harmonic component is taken into consideration as shown in Formula 1, and a1 in Formula 1 is the coefficient (strength) of the fundamental wave component, and a3 is the coefficient (strength) of the third harmonic component. The same cases are applied to the A phase and the B phase, respectively. Here, the arctangent calculation is performed. Specifically, in this embodiment, the rotation angle θ that satisfies the relational expression shown in Expression 2 obtained from Expression 1 is obtained by the CORDIC rotation calculation method.


41は強度情報(a1、a3)であり、既知情報として上位の制御手段から回転方向判別部401に入力される。この強度情報は、例えば、エンコーダ信号をあらかじめFFT(高速フーリエ変換)によって周波数解析し、基本波および3次高調波の強度成分を抽出する方法などで得られる。ただし必ずしも強度成分でなくてもよく、検出誤差が小さくなるような任意値を強度情報に相当する値として選択してもよい。

Reference numeral 41 is intensity information (a1, a3), which is input as known information from the upper control means to the rotation direction determination unit 401. This intensity information is obtained, for example, by a method in which the encoder signal is frequency-analyzed in advance by FFT (Fast Fourier Transform) and the intensity components of the fundamental wave and the third harmonic are extracted. However, the intensity component does not necessarily have to be the intensity component, and an arbitrary value that reduces the detection error may be selected as the value corresponding to the intensity information.

(θ回転演算)
θ回転演算では、基本回転角θでの回転演算を実施し、これは、基本波成分に対応する座標データを求めるための、回転演算処理である。θ回転演算を構成する選択部402は、一連のCORDIC演算における回転演算の1回目は基準座標データ42の固定値(1,0)を選択し、繰り返し演算となる2回目以降はCORDIC回転演算結果であるθ回転座標データ48が選択される。A相データX10やB相データY11が更新され、新たに逆正接演算を行う場合は、上記繰り返し演算がクリアされる。そして新たなCORDIC演算が開始されるものとなり、再帰的に回転演算1回目として基準座標データ42(1,0)が選択され、以降は回転座標データ48が選択される。
(Θ rotation calculation)
In the θ rotation calculation, the rotation calculation is performed at the basic rotation angle θ, which is a rotation calculation process for obtaining the coordinate data corresponding to the fundamental wave component. The selection unit 402 that constitutes the θ rotation calculation selects a fixed value (1, 0) of the reference coordinate data 42 at the first rotation calculation in the series of CORDIC calculations, and the CORDIC rotation calculation result after the second calculation that is repeated calculation. Θ rotation coordinate data 48 is selected. When the A-phase data X10 and the B-phase data Y11 are updated and a new arctangent calculation is performed, the above repeated calculation is cleared. Then, a new CORDIC calculation is started, the reference coordinate data 42(1,0) is recursively selected as the first rotation calculation, and thereafter the rotation coordinate data 48 is selected.

θi回転部404は、θ回転選択座標データ44を回転方向δi47の方向にθiの回転角だけ回転する回転演算回路である。この回転演算は、CORDIC回転演算の特徴を有しており、繰り返し回転演算回数iに対して数式3に示す回転演算を実行する。 The θi rotation unit 404 is a rotation calculation circuit that rotates the θ rotation selection coordinate data 44 in the rotation direction δi 47 by the rotation angle of θi. This rotation calculation has a characteristic of CORDIC rotation calculation, and the rotation calculation shown in Formula 3 is executed with respect to the number i of repeated rotation calculations.


ここで(Xi−1、Yi−1)はθi回転部404の入力座標データであり、(Xi、Yi)はθi回転部404の出力座標データを表す。また、最終的な繰り返し演算回数mにたいして、繰り返し回転演算回数iは0からm−1の値をとる。また、数式3において繰り返し回転演算回数iが0の時、右辺の座標データが(X−1、Y−1)のとなるが、これは回転演算1回目として選択部402で選択される基準座標データ42(1, 0)のことである。また、回転方向δi47は繰り返し回転演算回数iが0の時は1(正回転(左回り))固定であり、以降は回転方向判別部401の判別結果によって1あるいは‐1(逆回転(右回り))が選択される。さらに数式3で示される回転演算回数iに対する回転演算の実回転角θiは数式4で示される。

Here, (Xi−1, Yi−1) is the input coordinate data of the θi rotation unit 404, and (Xi, Yi) is the output coordinate data of the θi rotation unit 404. Further, the number of repeated rotation calculations i takes a value from 0 to m−1 with respect to the final number of repeated calculations m. When the number i of repeated rotation calculations is 0 in Equation 3, the coordinate data on the right side is (X-1, Y-1), which is the reference coordinates selected by the selection unit 402 as the first rotation calculation. It is the data 42 (1, 0). Further, the rotation direction δi47 is fixed to 1 (forward rotation (counterclockwise)) when the number of times of repeated rotation calculation i is 0, and thereafter 1 or -1 (reverse rotation (clockwise rotation) depending on the determination result of the rotation direction determination unit 401. )) is selected. Furthermore, the actual rotation angle θi of the rotation calculation with respect to the number of rotation calculations i shown in Formula 3 is shown in Formula 4.


2θ回転補正部406は、θi回転部404と後述する3θi回転部405の回転演算回数の差が起因の絶対値ズレを補正する補正回路である。具体的には数式5で示す演算を実施する。

The 2θ rotation correction unit 406 is a correction circuit that corrects an absolute value shift due to a difference in the number of rotation calculations between the θi rotation unit 404 and a 3θi rotation unit 405 described later. Specifically, the calculation shown in Formula 5 is performed.


ただし、右辺のXin、Yinはθi回転部404の出力である補正前の回転座標データ46であり、左辺のXout、Youtは2θ回転補正部406によって補正された(更新された)回転座標データ48(COSθ,SINθ)である。

However, Xin and Yin on the right side are the uncorrected rotational coordinate data 46 output from the θi rotation unit 404, and Xout and Yout on the left side are the rotational coordinate data 48 corrected (updated) by the 2θ rotation correction unit 406. (COSθ, SINθ).

ただし、この演算は必ずしもこの回転補正部で実行される必要はなく、同機能を実現する演算回路が後述の回転方向判別部401内に配置されてもよい。 However, this calculation does not necessarily have to be executed by this rotation correction unit, and a calculation circuit that realizes the same function may be arranged in the rotation direction determination unit 401 described below.

以上の一連操作が、基本的なCORDIC演算(θ回転演算)における、繰り返し回転演算1回に相当する。本実施形態では、この基本的なCORDIC演算(θ回転演算)と同時に、図4に示す3θ回転演算も実行される。 The above series of operations corresponds to one repetitive rotation calculation in the basic CORDIC calculation (θ rotation calculation). In the present embodiment, simultaneously with this basic CORDIC calculation (θ rotation calculation), the 3θ rotation calculation shown in FIG. 4 is also executed.

(3θ回転演算)
3θ回転演算では、回転角3θでの回転演算を実施し、これは、3次高調波成分に対応する座標データを求めるための、回転演算処理である。3θ回転演算を構成する選択部403は、一連のCORDIC演算(3θ)における回転演算の1回目は基準座標データ43(1,0)を選択し、繰り返し演算となる2回目以降はCORDIC回転演算結果である3θ回転座標データ49が選択される。A相データX10やB相データY11が更新され、新たに逆正接演算を行う場合は、上記繰り返し演算がクリアされる。そして新たなCORDIC演算が開始されるものとなり、再び回転演算1回目として基準座標データ43(1,0)が選択され、以降は回転座標データ49が選択される。
(3θ rotation calculation)
In the 3θ rotation calculation, a rotation calculation is performed at a rotation angle of 3θ, which is a rotation calculation process for obtaining coordinate data corresponding to the third harmonic component. The selection unit 403 that constitutes the 3θ rotation calculation selects the reference coordinate data 43 (1, 0) for the first rotation calculation in the series of CORDIC calculations (3θ), and the CORDIC rotation calculation results for the second and subsequent calculations that are repeated calculations. 3θ rotation coordinate data 49 is selected. When the A-phase data X10 and the B-phase data Y11 are updated and a new arctangent calculation is performed, the above repeated calculation is cleared. Then, a new CORDIC calculation is started, the reference coordinate data 43 (1, 0) is selected again as the first rotation calculation, and thereafter, the rotation coordinate data 49 is selected.

3θi回転部405では、3θ回転選択座標データ45を回転方向δi47の方向に3θiの回転角だけ回転する。この回転演算は、CORDIC回転演算の特徴を有しており、繰り返し回転演算回数iに対して数式6に示す回転演算を実行する。 The 3θi rotation unit 405 rotates the 3θ rotation selection coordinate data 45 in the rotation direction δi 47 by the rotation angle of 3θi. This rotation calculation has a characteristic of CORDIC rotation calculation, and the rotation calculation shown in Formula 6 is executed for the repeated rotation calculation number i.


ここで(Xi−1’、Yi−1’)は3θi回転部405の入力座標データであり、(Xi’、Yi’)は3θi回転部405の出力座標データ(回転座標データ49(COS3θ,SIN3θ))を表す。また、数式3において繰り返し回転演算回数iが0の時、右辺の座標データが(X−1’、Y−1’)のとなるが、これは回転演算1回目として選択部403で選択される基準座標データ43(1,0)のことである。さらに数式6で示される回転演算回数iに対する回転演算の実回転角3θiは数式7で示される。

Here, (Xi-1′, Yi-1′) is input coordinate data of the 3θi rotation unit 405, and (Xi′, Yi′) is output coordinate data of the 3θi rotation unit 405 (rotation coordinate data 49 (COS3θ, SIN3θ). )). When the number i of repeated rotation calculations is 0 in Expression 3, the coordinate data on the right side is (X-1', Y-1'), which is selected by the selection unit 403 as the first rotation calculation. It is the reference coordinate data 43 (1, 0). Further, the actual rotation angle 3θi of the rotation calculation with respect to the rotation calculation number i shown in Expression 6 is shown in Expression 7.


以上の一連操作が、本発明の特徴の一つであるCORDIC演算(3θ回転演算)における、繰り返し回転演算1回に相当する。ここで求められた回転座標データ49(COS3θ,SIN3θ)がエンコーダ信号に含まれる3次高調波成分に相当する。

The above series of operations corresponds to one repetitive rotation calculation in the CORDIC calculation (3θ rotation calculation), which is one of the features of the present invention. The rotational coordinate data 49 (COS3θ, SIN3θ) obtained here corresponds to the third-order harmonic component included in the encoder signal.

以上のように、θ回転演算と3θ回転演算によって回転座標データ48(COSθ,SINθ)、および回転座標データ49(COS3θ,SIN3θ)が得られた。ただし、実際にはCORDIC回転演算の特性により、回転演算を実行するたびに絶対値が大きくなるため、回転座標データ48と回転座標データ49には、ある係数がかかっている。しかし、すでに述べた2θ回転補正部406によって、互いの座標データの係数はそろっている状態である。そのため、以降説明する回転方向判別部での演算結果には直接影響しないため、その係数の表記は省略するものとする。尚、上記では基準座標データ42、43は(1,0)としているが、これは正弦成分がゼロであり、すべての余弦成分が共通であれば、任意の座標データをとっても良い。たとえば(2,0)でもよいし、(0.5,0)でもよい。 As described above, the rotational coordinate data 48 (COSθ, SINθ) and the rotational coordinate data 49 (COS3θ, SIN3θ) are obtained by the θ rotation calculation and the 3θ rotation calculation. However, in reality, due to the characteristics of the CORDIC rotation calculation, the absolute value increases every time the rotation calculation is executed, so that a certain coefficient is applied to the rotation coordinate data 48 and the rotation coordinate data 49. However, the 2θ rotation correction unit 406 described above is in a state in which the coefficients of the mutual coordinate data are aligned. Therefore, since the calculation result in the rotation direction determination unit described below is not directly affected, the description of the coefficient is omitted. Although the reference coordinate data 42 and 43 are set to (1, 0) in the above, arbitrary coordinate data may be taken as long as the sine component is zero and all cosine components are common. For example, it may be (2,0) or (0.5,0).

(回転方向の判別)
回転方向判別部401には、以下のデータが入力される。θ回転演算と3θ回転演算で得られた回転座標データ48(COSθ,SINθ)、および回転座標データ49(COS3θ,SIN3θ)である。さらに、上位の制御手段から与えられる強度情報41(a1およびa3)とエンコーダ信号入力であるA相データX10とB相データY11も入力される。方向判別部では、方向判別の演算式(判別条件)によって次回の繰り返し回転演算の回転方向δi47が決定される。判別式を数式8に示す。
(Determination of rotation direction)
The following data is input to the rotation direction determination unit 401. The rotation coordinate data 48 (COSθ, SINθ) and the rotation coordinate data 49 (COS3θ, SIN3θ) obtained by the θ rotation calculation and the 3θ rotation calculation are shown. Further, strength information 41 (a1 and a3) given from the higher-order control means and A-phase data X10 and B-phase data Y11 which are encoder signal inputs are also inputted. In the direction determining unit, the rotation direction δi47 for the next repeated rotation calculation is determined by the calculation formula (determination condition) for determining the direction. Equation 8 shows the discriminant.


数式8が真の時、正回転(左回り)となり、δiは1、数式8が偽の時、逆回転(右回り)となり、δiは‐1の値をとる。ただし、数式8は数学的に導出が可能であるため、判別式は数式8に限定されるものではない。たとえば、数式9に示すように、分母を払い、除算を省略した判別式を用いてもよい。数式8の数学的意味を保存しつつ導出可能な式はすべて本実施形態で採用されてもよい。

When the formula 8 is true, it is a positive rotation (counterclockwise rotation), and δi is 1, and when the formula 8 is false, it is a reverse rotation (clockwise rotation), and δi has a value of -1. However, since the formula 8 can be mathematically derived, the discriminant is not limited to the formula 8. For example, as shown in Expression 9, a discriminant in which the denominator is paid and the division is omitted may be used. Any formula that can be derived while preserving the mathematical meaning of Formula 8 may be adopted in this embodiment.


このように3次高調波成分である(COS3θ,SIN3θ)が判別式に含まれており、これが3次高調波の補正効果を成している。以上のように回転方向δi47が決定されることによって、次回の繰り返し回転演算が実行可能となる。

In this way, the third harmonic component (COS3θ, SIN3θ) is included in the discriminant, and this has the effect of correcting the third harmonic. By determining the rotation direction δi47 as described above, the next repeated rotation calculation can be executed.

(内挿位置算出)
以上のθ回転演算、3θ回転演算、回転方向判別を、最終的な繰り返し演算回数m実行されることによって、式2を満足する回転座標データ48、49と回転角情報となるδiデータ列(データの履歴)が得られる。最後の演算行程として偏角演算部407では、δiデータ列に対し数式10に示す演算を行うことによって、回転座標データ48が成す偏角θ、つまり高調波成分が除去された内挿位置12(θ)が求められる。
(Interpolation position calculation)
By executing the above θ rotation calculation, 3θ rotation calculation, and rotation direction determination m times, which is the final number of repeated calculations, the rotation coordinate data 48 and 49 that satisfy Expression 2 and the δi data string (data) that becomes rotation angle information. History) is obtained. As the final calculation step, the declination calculation unit 407 performs the calculation shown in Formula 10 on the δi data string to obtain the declination θ formed by the rotational coordinate data 48, that is, the interpolation position 12 (where the harmonic component is removed. θ) is required.


以上で説明したとおり本実施形態によれば、エンコーダ出力信号に含まれる高調波成分を3次まで除外した偏角算出(逆正接演算)が可能となる。結果として、3次高調波成分による検出誤差が除去(補正)された高精度な検出位置を得ることができる。図13に示すエンコーダ信号を入力した際の本実施形態での演算結果を図15に示す。なお、演算結果は、基本波成分強度a1が1、3次高調波成分強度a3が−0.094の場合となっている。図示の通り、検出誤差が約±0.15[deg]程度と補正しない場合に比べ大幅に誤差が減少している。その結果、検出変位量も理想変位量とほぼ一致している。(グラフ上では重なっている)

As described above, according to the present embodiment, it is possible to calculate the deviation angle (inverse tangent operation) by excluding the harmonic components included in the encoder output signal up to the third order. As a result, it is possible to obtain a highly accurate detection position in which the detection error due to the third harmonic component is removed (corrected). FIG. 15 shows the calculation result in this embodiment when the encoder signal shown in FIG. 13 is input. The calculation result is for the case where the fundamental wave component intensity a1 is 1, and the third harmonic component intensity a3 is -0.094. As shown in the figure, the detection error is about ±0.15 [deg], which is significantly smaller than the case without correction. As a result, the detected displacement amount substantially matches the ideal displacement amount. (Overlapping on the graph)

これまで説明してきたように、3次高調波成分の演算(3θ回転演算)は、従来のCORDIC演算(θ回転演算に相当する)と同時に演算が行われるものである。そして、方向判別も従来のCORDIC演算のものに対し3次高調波分を追加した判別式に改良されたものであり、演算処理速度としては従来のCORDIC演算(θ回転演算のみの場合)と比較して遜色ない。また、検出誤差の補正用メモリの増加を抑えることも可能となっている。尚、本実施形態は他の形態に適用することも可能である。例えば、上述の説明においては、可動部として回転モータを用いているが、これに代えて直動機構を用いてもよい。また、駆動手段として、モータやピエゾなどのアクチュエータより駆動してもよい。 As described above, the calculation of the third harmonic component (3θ rotation calculation) is performed at the same time as the conventional CORDIC calculation (corresponding to θ rotation calculation). The direction discrimination is also improved by a discriminant formula in which the third harmonic component is added to the conventional CORDIC calculation, and the calculation processing speed is compared with the conventional CORDIC calculation (in the case of only θ rotation calculation). It is not inferior. It is also possible to suppress an increase in the memory for correcting the detection error. The present embodiment can be applied to other forms. For example, in the above description, the rotary motor is used as the movable portion, but a linear motion mechanism may be used instead of this. Further, the driving means may be driven by an actuator such as a motor or a piezo.

(第2実施形態)
第2実施形態では、逆正接演算部304の他の構成について説明する。具体的には、5次高調波成分まで考慮した構成であり、5θの回転演算が追加されている。また、方向判別式が異なる。以降の説明では、主に、第1実施形態と異なる点について説明する。
(Second embodiment)
In the second embodiment, another configuration of the arctangent calculation unit 304 will be described. Specifically, the configuration is such that the fifth harmonic component is taken into consideration, and a rotation calculation of 5θ is added. Also, the direction discriminant is different. In the following description, the points different from the first embodiment will be mainly described.

(高調波成分を考慮した逆正接演算部の構成)
図5に、本実施形態における5次高調波歪まで補正可能なCORDIC回転演算を用いた逆正接演算部304の構成図を示す。第2実施形態で想定されるA相データX10とB相データY11はそれぞれ、数式11で示される。ただし、すでに説明したようにA相データX10とB相データY11は絶対値として入力されるため、実際には正の値のみをとるものとする。
(Structure of arctangent calculation unit considering harmonic components)
FIG. 5 shows a configuration diagram of the arctangent calculation unit 304 using the CORDIC rotation calculation capable of correcting up to the fifth harmonic distortion in the present embodiment. The A-phase data X10 and the B-phase data Y11 that are assumed in the second embodiment are each represented by Expression 11. However, as described above, the A-phase data X10 and the B-phase data Y11 are input as absolute values, so that only positive values are actually taken.


本実施形態では数式11に示すように5次高調波成分までを考慮し、また数式1内のa1は基本波成分の強度を、a3は3次高調波成分の強度を、a5は5次高調波成分を示しており、A相とB相でそれぞれ同じ場合を対象とする。ここで、逆正接演算を行う。具体的には、本実施形態では、数式11から求められる数式12に示す関係式を満たすθをCORDIC回転演算の手法によって求める。

In the present embodiment, up to the fifth harmonic component is taken into consideration as shown in Formula 11, and in the Formula 1, a1 is the intensity of the fundamental wave component, a3 is the intensity of the third harmonic component, and a5 is the fifth harmonic component. The wave components are shown, and the cases where the A phase and the B phase are the same are targeted. Here, the arctangent calculation is performed. Specifically, in this embodiment, θ that satisfies the relational expression shown in Expression 12 obtained from Expression 11 is obtained by the CORDIC rotation calculation method.


51は強度情報(a1、a3、a5)であり、既知情報として上位の制御手段から回転方向判別部501に入力される。この強度情報は、例えば、エンコーダ信号をあらかじめFFT(高速フーリエ変換)によって周波数解析し、基本波、3次高調波および5次高調波の強度成分を抽出する方法などで得られる。

Reference numeral 51 is intensity information (a1, a3, a5), which is input as known information from the higher-order control means to the rotation direction determination unit 501. This intensity information can be obtained by, for example, performing a frequency analysis on the encoder signal by FFT (Fast Fourier Transform) in advance and extracting intensity components of the fundamental wave, the third harmonic wave, and the fifth harmonic wave.

(θ回転演算)
基本的動作は第1実施形態と同じであるが、4θ回転補正部504が異なっている。
(Θ rotation calculation)
The basic operation is the same as that of the first embodiment, but the 4θ rotation correction unit 504 is different.

4θ回転補正部504では、θi回転部404と後述する5θi回転部503の回転演算回数の差が起因の絶対値ズレを補正する。具体的には数式13で示す演算を実施する。 The 4θ rotation correction unit 504 corrects the absolute value shift due to the difference in the number of rotation calculations between the θi rotation unit 404 and a 5θi rotation unit 503 described later. Specifically, the calculation shown in Expression 13 is performed.


ただし、右辺のXin、Yinはθi回転部404の出力である補正前回転座標データ46であり、左辺のXout、Youtは4θ回転補正部504によって補正された(更新された)回転座標データ48(COSθ,SINθ)である。

However, Xin and Yin on the right side are the uncorrected rotational coordinate data 46 output from the θi rotation unit 404, and Xout and Yout on the left side are rotational coordinate data 48 (corrected (updated) by the 4θ rotation correction unit 504. COS θ, SIN θ).

(3θ回転演算)
基本的動作は第1実施形態と同じであるが、2θ回転補正部505が追加されている。
(3θ rotation calculation)
The basic operation is the same as that of the first embodiment, but a 2θ rotation correction unit 505 is added.

2θ回転補正部505では、3θi回転部405と後述する5θi回転部503の回転演算回数の差が起因の絶対値ズレを補正する。具体的には数式14で示す演算を実施する。 The 2θ rotation correction unit 505 corrects the absolute value shift caused by the difference in the number of rotation calculations between the 3θi rotation unit 405 and a 5θi rotation unit 503 described later. Specifically, the calculation shown in Formula 14 is performed.


ただし、右辺のXin、Yinはθi回転部405の出力である補正前回転座標データ52であり、左辺のXout、Youtは2θ回転補正部505によって補正された(更新された)回転座標データ49(COS3θ,SIN3θ)である。

However, Xin and Yin on the right side are the uncorrected rotation coordinate data 52 output from the θi rotation unit 405, and Xout and Yout on the left side are the rotation coordinate data 49 (corrected (updated) by the 2θ rotation correction unit 505. COS3θ, SIN3θ).

(5θ回転演算)
5θ回転演算を構成する選択部502は、一連のCORDIC演算(5θ)における回転演算の1回目は基準座標データ53(1,0)を選択し、繰り返し演算となる2回目以降はCORDIC回転演算結果である5θ回転座標データ55が選択される。A相データX10やB相データY11が更新され、新たに逆正接演算を行う場合は、上記繰り返し演算がクリアされる。そして、新たなCORDIC演算が開始され、再び回転演算1回目として基準座標データ53(1,0)が選択され、以降は回転座標データ55が選択される。
(5θ rotation calculation)
The selection unit 502 that constitutes the 5θ rotation calculation selects the reference coordinate data 53 (1, 0) for the first rotation calculation in the series of CORDIC calculations (5θ), and the CORDIC rotation calculation results for the second and subsequent calculations that are repeated calculations. The 5θ rotation coordinate data 55 is selected. When the A-phase data X10 and the B-phase data Y11 are updated and a new arctangent calculation is performed, the above repeated calculation is cleared. Then, a new CORDIC calculation is started, the reference coordinate data 53(1,0) is selected again as the first rotation calculation, and thereafter, the rotation coordinate data 55 is selected.

5θi回転部503では、5θ回転選択座標データ54を回転方向δi47の方向に5θiの回転角だけ回転する。この回転演算は、CORDIC回転演算の特徴を有しており、繰り返し回転演算回数iに対して数式15に示す回転演算を実行する。 The 5θi rotation unit 503 rotates the 5θ rotation selection coordinate data 54 in the rotation direction δi47 by a rotation angle of 5θi. This rotation calculation has a feature of CORDIC rotation calculation, and the rotation calculation shown in Expression 15 is executed for the repeated rotation calculation number i.


ここで(Xi−1’’、Yi−1’’)は5θi回転部503の入力座標データである。(Xi’’、Yi’’)は5θi回転部503の出力座標データ(回転座標データ55(COS5θ,SIN5θ))を表す。また、式14において繰り返し回転演算回数iが0の時、右辺の座標データが(X−1’’、Y−1’’)となるが、これは回転演算1回目として選択部502で選択される基準座標データ53(1,0)のことである。更に、数式15で示される回転演算回数iに対する回転演算の実回転角5θiは数式16で示される。

Here, (Xi−1″, Yi−1″) is input coordinate data of the 5θi rotation unit 503. (Xi″, Yi″) represents output coordinate data (rotational coordinate data 55 (COS5θ, SIN5θ)) of the 5θi rotation unit 503. Further, in the equation 14, when the number i of repeated rotation calculations is 0, the coordinate data on the right side becomes (X−1″, Y−1″), which is selected by the selection unit 502 as the first rotation calculation. Reference coordinate data 53 (1, 0). Furthermore, the actual rotation angle 5θi of the rotation calculation with respect to the rotation calculation number i shown in Expression 15 is shown in Expression 16.


以上の一連操作が、本実施形態における5θ回転演算のCORDIC演算における繰り返し回転演算の1回に相当する。ここで、求められた回転座標データ55(COS5θ,SIN5θ)がエンコーダ信号に含まれる5次高調波成分に相当する。

The above series of operations corresponds to one time of the repeated rotation calculation in the CORDIC calculation of the 5θ rotation calculation in the present embodiment. Here, the obtained rotational coordinate data 55 (COS5θ, SIN5θ) corresponds to the fifth harmonic component included in the encoder signal.

以上のように、θ回転演算と3θ回転演算、および5θ回転演算によって回転座標データ48(COSθ,SINθ)、回転座標データ49(COS3θ,SIN3θ)、および回転座標データ55(COS5θ,SIN5θ)が得られた。ただし、実際にはCORDIC回転演算の特性により、回転演算を実行するたびに絶対値が大きくなるため、回転座標データ48と回転座標データ49と回転座標データ55には、係数がかかっている。しかし、すでに述べた4θ回転補正部504、2θ回転補正部505によって、互いの座標データの係数はそろっている状態である。そのため、以降説明する回転方向判別部での演算結果には直接影響しないため、その係数の表記は省略するものとする。 As described above, the rotation coordinate data 48 (COSθ, SINθ), the rotation coordinate data 49 (COS3θ, SIN3θ), and the rotation coordinate data 55 (COS5θ, SIN5θ) are obtained by the θ rotation calculation, the 3θ rotation calculation, and the 5θ rotation calculation. Was given. However, in reality, due to the characteristics of the CORDIC rotation calculation, the absolute value becomes larger each time the rotation calculation is executed, so that the rotation coordinate data 48, the rotation coordinate data 49, and the rotation coordinate data 55 have coefficients. However, the 4θ rotation correction unit 504 and the 2θ rotation correction unit 505, which have already been described, are in a state in which the coefficients of the mutual coordinate data are aligned. Therefore, since the calculation result in the rotation direction determination unit described below is not directly affected, the description of the coefficient is omitted.

(回転方向判別)
回転方向判別部501には、θ回転演算と3θ回転演算および5θ回転演算で得られた回転座標データ48(COSθ,SINθ)、回転座標データ49(COS3θ,SIN3θ)、および回転座標データ55(COS5θ,SIN5θ)が入力される。さらに、上位の制御手段から与えられる強度情報51(a1およびa3およびa5)とエンコーダ信号入力であるA相データX10とB相データY11も入力される。方向判別部では、方向判別の演算式によって次回の繰り返し回転演算の回転方向δi47が決定される。判別式を数式17に示す。
(Rotation direction discrimination)
The rotation direction determination unit 501 includes rotation coordinate data 48 (COSθ, SINθ), rotation coordinate data 49 (COS3θ, SIN3θ), and rotation coordinate data 55 (COS5θ) obtained by θ rotation calculation, 3θ rotation calculation, and 5θ rotation calculation. , SIN5θ) is input. Further, the intensity information 51 (a1 and a3 and a5) given from the higher-order control means and the A-phase data X10 and the B-phase data Y11 which are encoder signal inputs are also inputted. The direction discriminating unit determines the rotation direction δi47 for the next repetitive rotation calculation based on the equation for discriminating the direction. Equation 17 shows the discriminant.


数式17が真の時、正回転(左回り)となり、δiは1、式16が偽の時、逆回転(右回り)となり、δiは‐1の値をとる。ただし、第1実施形態と同様に数式17は数学的に導出が可能であるため、判別式は数式17に限定されるものではない。数学的意味を保存しつつ導出可能な式はすべて本発明で採用されてもよい。

When Expression 17 is true, it is a positive rotation (counterclockwise rotation), δi is 1, and when Expression 16 is false, it is a reverse rotation (clockwise rotation), and δi has a value of -1. However, since the mathematical expression 17 can be derived mathematically as in the first embodiment, the discriminant is not limited to the mathematical expression 17. Any formula that can be derived while preserving the mathematical meaning may be adopted in the present invention.

このように3次高調波成分(COS3θ,SIN3θ)と5次高調波成分(COS5θ,SIN5θ)が判別式に含まれており、これが5次高調波までの補正効果を成している。 In this way, the third-order harmonic component (COS3θ, SIN3θ) and the fifth-order harmonic component (COS5θ, SIN5θ) are included in the discriminant, and this constitutes the correction effect up to the fifth-order harmonic.

以上のように回転方向δi47が決定されることによって、次回の繰り返し回転演算が実行可能となる。 By determining the rotation direction δi47 as described above, the next repeated rotation calculation can be executed.

(内挿位置算出)
以上のθ回転演算、3θ回転演算、5θ回転演算、回転方向判別を、最終的な繰り返し演算回数m実行されることによって、式11を満足する回転座標データ48、49、55が得られる。最後の演算行程として、偏角演算部407では、数式10に示す演算を行うことによって、内挿位置12(θ)が求められる。
(Interpolation position calculation)
By performing the above θ rotation calculation, 3θ rotation calculation, 5θ rotation calculation, and rotation direction determination a final number of times m of calculation, rotational coordinate data 48, 49, 55 satisfying Expression 11 is obtained. As the final calculation step, the declination calculation unit 407 calculates the interpolation position 12 (θ) by performing the calculation shown in Formula 10.

以上で説明したとおり第2実施形態によれば、エンコーダ出力信号に含まれる高調波成分を5次まで除外した逆正接演算が可能となる。結果として、3次および5次高調波成分による検出誤差が除去(補正)され、第1実施形態よりさらに高精度な検出位置を得ることができる。第1実施形態と同様、3次高調波成分の演算(3θ回転演算)ならびに5次高調波成分の演算(5θ回転演算)は、従来のCORDIC演算(θ回転演算に相当する)と同時に演算が行われるものである。方向判別は従来のCORDIC演算のものに対し3次高調波分、5次高調波分を追加した判別式に改良されたものであり、演算処理速度としては従来のCORDIC演算(θ回転演算のみの場合)と比較して遜色ない。図13に示すエンコーダ信号を入力した際の第2実施形態での演算結果を図16に示す。なお、演算結果は、基本波成分強度a1が1、3次高調波成分強度a3が−0.094、5次高調波成分強度a5が−0.0023の場合のものである。検出誤差が約±0.02[deg]程度と第1実施形態の3次高調波までの補正時に比べさらに誤差が減少している。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to perform arctangent calculation by excluding the harmonic components included in the encoder output signal up to the fifth order. As a result, the detection error due to the third and fifth harmonic components is removed (corrected), and it is possible to obtain a detection position with higher accuracy than in the first embodiment. Similar to the first embodiment, the calculation of the third harmonic component (3θ rotation calculation) and the calculation of the fifth harmonic component (5θ rotation calculation) are performed simultaneously with the conventional CORDIC calculation (corresponding to the θ rotation calculation). It is done. The direction discrimination is improved by a discriminant equation in which the third harmonic component and the fifth harmonic component are added to the conventional CORDIC calculation, and the calculation processing speed is the same as the conventional CORDIC calculation (only θ rotation calculation is performed. If you compare). FIG. 16 shows the calculation result in the second embodiment when the encoder signal shown in FIG. 13 is input. The calculation result is for the case where the fundamental wave component intensity a1 is 1, the third harmonic component intensity a3 is −0.094, and the fifth harmonic component intensity a5 is −0.0023. The detection error is about ±0.02 [deg], which is smaller than that when correcting up to the third harmonic of the first embodiment.

また、第2実施形態では5次高調波までの補正方法を示したが、第1実施形態に対する第2実施形態の構成拡張を同様に実施することで、余弦成分COS(nθ)、正弦成分(nθ)(nは正で奇数)の高調波成分の補正が可能である。具体的には、nθ回転演算までの追加、および回転演算回数を補正する回転補正部の追加、および回転方向判別部における判別式の変更である。このように本発明では、容易に高次の高調波成分除去可能な逆正接演算を提供できる。 Further, although the correction method up to the 5th harmonic is shown in the second embodiment, the cosine component COS(nθ) and the sine component ( nθ) (n is a positive and odd number) harmonic component can be corrected. Specifically, it is addition up to nθ rotation calculation, addition of a rotation correction unit that corrects the number of rotation calculation times, and change of the discriminant in the rotation direction discrimination unit. As described above, according to the present invention, it is possible to easily provide an arctangent calculation capable of removing higher-order harmonic components.

(第3実施形態)
第3実施形態では、逆正接演算部304の他の構成について説明する。第一実施形態との違いは、A相、B相で基本波ならびに高調波成分の強度が異なる場合に応じた逆正接演算を提供することである。第1実施形態では、数式1に示すようにA相とB相における基本波成分強度、および高調波成分強度が同じ場合である。しかし、エンコーダの特性やエンコーダ信号のフィルタ処理、位相差補正処理など影響を受け同じにはならない可能性がある。また、高調波成分の補正精度はこの強度情報の精度にも起因するため、より高精度に強度を与えるためには、A相、B相で別々に強度を設定できるようにした方が都合がよい。よって、本実施形態では、A相、B相で基本波ならびに高調波成分の強度が異なる場合に応じた逆正接演算を提供する。以降の説明では、主に、第1実施形態と異なる点について説明する。
(Third Embodiment)
In the third embodiment, another configuration of the arctangent calculation unit 304 will be described. The difference from the first embodiment is that the arctangent calculation is provided according to the case where the intensities of the fundamental wave and the harmonic components are different between the A phase and the B phase. In the first embodiment, as shown in Formula 1, the fundamental wave component intensity and the harmonic component intensity in the A phase and the B phase are the same. However, the characteristics of the encoder, the filter processing of the encoder signal, the phase difference correction processing, and the like may be affected, and there is a possibility that they will not be the same. Further, since the correction accuracy of the harmonic component also depends on the accuracy of this intensity information, it is convenient to set the intensity separately for the A phase and the B phase in order to give the intensity with higher accuracy. Good. Therefore, in the present embodiment, the arctangent calculation is provided according to the case where the intensities of the fundamental wave and the harmonic components are different between the A phase and the B phase. In the following description, the points different from the first embodiment will be mainly described.

(高調波成分を考慮した逆正接演算部の構成)
図6に、本実施形態における3次高調波歪まで補正可能なCORDIC回転演算を用いた逆正接演算部304の構成図を示す。第3実施形態で想定されるA相データX10とB相データY11はそれぞれ、式17で示される。ただし、すでに説明したようにA相データX10とB相データY11は絶対値として入力されるため、実際には正の値のみをとるものとする。
(Structure of arctangent calculation unit considering harmonic components)
FIG. 6 shows a configuration diagram of the arctangent calculation unit 304 using the CORDIC rotation calculation capable of correcting up to the third harmonic distortion in the present embodiment. The A-phase data X10 and the B-phase data Y11 that are assumed in the third embodiment are each expressed by Expression 17. However, as described above, the A-phase data X10 and the B-phase data Y11 are input as absolute values, so that only positive values are actually taken.


本実施形態では数式18に示すようにA相とB相で各成分強度が異なっている。よって、本実施形態では、数式18から求められる数式19に示す関係式を満たすθをCORDIC回転演算の手法によって求める。(逆正接演算を行う)。

In the present embodiment, the respective component intensities are different between the A phase and the B phase as shown in Expression 18. Therefore, in the present embodiment, θ that satisfies the relational expression shown in Expression 19 obtained from Expression 18 is obtained by the CORDIC rotation calculation method. (Perform arctangent operation).


61は強度情報(a1、a3、b1、b3)であり、既知情報として上位の制御手段から回転方向判別部601に入力される。この強度情報は、例えば、エンコーダ信号をあらかじめFFT(高速フーリエ変換)によって周波数解析し、各強度成分を抽出する方法などで得られる。

Reference numeral 61 is intensity information (a1, a3, b1, b3), which is input as known information from the higher-order control means to the rotation direction determination unit 601. This intensity information is obtained, for example, by a method of performing frequency analysis on the encoder signal by FFT (Fast Fourier Transform) in advance and extracting each intensity component.

(θ回転演算)
θ回転演算、3θ回転演算に関しては、第1実施形態と同じである。
(Θ rotation calculation)
The θ rotation calculation and the 3θ rotation calculation are the same as those in the first embodiment.

(回転方向判別)
回転方向判別部601には、θ回転演算と3θ回転演算で得られた回転座標データ48(COSθ,SINθ)、および回転座標データ49(COS3θ,SIN3θ)が入力される。さらに、上位の制御手段から与えられる強度情報61(a1、a3およびb1、b3)とエンコーダ信号入力であるA相データX10とB相データY11が回転方向判別部601も入力される。方向判別部では、方向判別の演算式によって次回の繰り返し回転演算の回転方向δi47が決定される。判別式を数式20に示す。
(Rotation direction discrimination)
The rotation direction determination unit 601 receives the rotation coordinate data 48 (COSθ, SINθ) and the rotation coordinate data 49 (COS3θ, SIN3θ) obtained by the θ rotation calculation and the 3θ rotation calculation. Further, the strength information 61 (a1, a3 and b1, b3) given from the higher-order control means, and the A-phase data X10 and the B-phase data Y11 which are encoder signal inputs are also input to the rotation direction determination unit 601. The direction discriminating unit determines the rotation direction δi47 for the next repetitive rotation calculation based on the equation for discriminating the direction. The discriminant is shown in Formula 20.


数式20が真の時、正回転(左回り)となり、δiは1、数式20が偽の時、逆回転(右回り)となり、δiは‐1の値をとる。ただし、第1実施形態と同様に数式20は数学的に導出が可能であるため、判別式は数式20に限定されるものではない。数学的意味を保存しつつ導出可能な式はすべて本実施形態で採用されてもよい。以上のように、回転方向δi47が決定されることによって、繰り返し回転演算が成されていく。

When Expression 20 is true, it is a positive rotation (counterclockwise rotation), and δi is 1, and when Expression 20 is false, it is a reverse rotation (clockwise rotation), and δi has a value of -1. However, since the mathematical formula 20 can be derived mathematically as in the first embodiment, the discriminant is not limited to the mathematical formula 20. All expressions that can be derived while preserving the mathematical meaning may be adopted in this embodiment. As described above, the rotation direction δi47 is determined, whereby the rotation calculation is repeatedly performed.

以上で説明したとおり、本実施形態によれば、A相、B相で基本波ならびに高調波成分の強度が異なる場合にも3次高調波成分を除去した逆正接演算の提供が可能である。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide the arctangent calculation in which the third harmonic component is removed even when the intensities of the fundamental wave and the harmonic components are different between the A phase and the B phase.

図18に示すエンコーダ信号を入力した際の補正無しの演算結果を図17に、第3実施形態での演算結果を図19に示す。尚、図19はA相基本波成分強度a1が0.94、B相基本波成分強度b1が0.90、A相3次高調波成分強度a3が0.055、B相3次高調波成分強度b3が0.11の場合の演算結果である。補正なしの場合、検出誤差が約約±8[deg]であったのに対し、第3実施形態では検出誤差が約±0.2[deg]程度へ大幅に減少している。その結果、検出変位量も理想変位量とほぼ一致している。(グラフ上では重なっている)
本実施形態では、想定するエンコーダ信号の理論式に応じて、回転方向判別部の判別式を変更することによって、容易に対応可能とする。また、本実施形態においても、第2実施形態と同様に高次の高調波成分除去可能な構成に拡張することが可能である。拡張方法は第2実施形態で述べたとおりであり、第3実施形態に対する高次の高調波成分除去構成の説明は省略する。
FIG. 17 shows the calculation result without correction when the encoder signal shown in FIG. 18 is input, and FIG. 19 shows the calculation result in the third embodiment. In FIG. 19, the A-phase fundamental wave component intensity a1 is 0.94, the B-phase fundamental wave component intensity b1 is 0.90, the A-phase third harmonic component intensity a3 is 0.055, and the B-phase third harmonic component. The calculation result is obtained when the intensity b3 is 0.11. In the case of no correction, the detection error was about ±8 [deg], whereas in the third embodiment, the detection error is significantly reduced to about ±0.2 [deg]. As a result, the detected displacement amount substantially matches the ideal displacement amount. (Overlapping on the graph)
In the present embodiment, by changing the discriminant of the rotation direction discriminator according to the theoretical formula of the assumed encoder signal, it is possible to easily cope with it. Further, also in the present embodiment, it is possible to extend to a configuration capable of removing high-order harmonic components, as in the second embodiment. The extension method is as described in the second embodiment, and the description of the high-order harmonic component removal configuration for the third embodiment is omitted.

(第4実施形態)
第4実施形態では、逆正接演算部304の他の構成について説明する。回転方向判別部における演算負荷の軽減するための構成になる。判別式による回転方向決定プロセスは、CORDIC回転演算の一部であり、繰り返し実行される。そのため、この回転方向判別部における演算負荷を軽減すること、具体的には加算減算のみにすることが可能であり、その結果、逆正接演算の演算速度の向上が可能となる。以降の説明では、第1実施形態ならびに第3実施形態と異なる点について主に説明する。
(Fourth Embodiment)
In the fourth embodiment, another configuration of the arctangent calculation unit 304 will be described. The configuration is for reducing the calculation load in the rotation direction determination unit. The rotation direction determination process based on the discriminant is a part of the CORDIC rotation calculation and is repeatedly executed. Therefore, it is possible to reduce the calculation load in the rotation direction determination unit, specifically, only add and subtract, and as a result, it is possible to improve the calculation speed of the arctangent calculation. In the following description, differences from the first and third embodiments will be mainly described.

(高調波成分を考慮した逆正接演算部の構成)
図7に、本実施形態における3次高調波歪まで補正可能なCORDIC回転演算を用いた逆正接演算部304の構成図を示す。第4実施形態で想定するA相データX10とB相データY11は第3実施形態と同様であり、式17に示されたとおりである。よって、本実施形態では、第3実施形態と同様に、式18で示される関係式を満たすθをCORDIC回転演算の手法によって求めるものである。(逆正接演算を行う)
(回転演算の初期値生成)
初期値生成部701の構成は、他の実施施形態と大きく異なっている。初期値生成部701には、上位の制御手段から与えられる強度情報61(a1、a3およびb1、b3)とエンコーダ信号入力であるA相データX10とB相データY11が与えられる。初期値生成部701ではこれらの情報をもとに4つの座標データを生成し、これらを後段の回転演算に供給する。具体的には初期座標データ71(Ya1,0)、初期座標データ72(Xb1,0)、初期座標データ73(Ya3,0)、初期座標データ74(Xb3,0)である。
(Structure of arctangent calculation unit considering harmonic components)
FIG. 7 shows a block diagram of the arctangent calculation unit 304 using the CORDIC rotation calculation capable of correcting up to the third harmonic distortion in this embodiment. The A-phase data X10 and the B-phase data Y11 assumed in the fourth embodiment are the same as those in the third embodiment and are as shown in Expression 17. Therefore, in the present embodiment, as in the third embodiment, θ that satisfies the relational expression shown in Expression 18 is obtained by the CORDIC rotation calculation method. (Perform arctangent calculation)
(Generate initial value for rotation calculation)
The configuration of the initial value generation unit 701 is significantly different from the other embodiments. The initial value generation unit 701 is supplied with intensity information 61 (a1, a3 and b1, b3) given by a higher-order control means and A-phase data X10 and B-phase data Y11 which are encoder signal inputs. The initial value generation unit 701 generates four coordinate data based on these pieces of information and supplies them to the rotation calculation in the subsequent stage. Specifically, the initial coordinate data 71 (Ya1, 0), the initial coordinate data 72 (Xb1, 0), the initial coordinate data 73 (Ya3, 0), and the initial coordinate data 74 (Xb3, 0).

(θ回転演算)
他の実施形態とは異なり、θ回転演算はθ回転演算1ならびにθ回転演算2の2つが構成される。θ回転演算1を構成する選択部702は、一連のCORDIC演算における回転演算の1回目は初期座標データ71(Ya1,0)を選択し、繰り返し演算となる2回目以降はCORDIC回転演算結果であるθ回転座標データ81が選択される。A相データX10やB相データY11が更新され、新たに逆正接演算を行う場合は、上記繰り返し演算がクリアされる。そして、新たなCORDIC演算が開始されるものとなり、再び回転演算1回目として、更新された初期座標データ71(Ya1,0)が選択され、以降は回転座標データ81が選択される。θi回転部706では、θ回転選択座標データ75を回転方向δi47の方向にθiの回転角だけ回転する。この回転演算は、CORDIC回転演算の特徴を有しており、繰り返し回転演算回数iに対して式3に示す回転演算を実行する。ここで、(Xi−1、Yi−1)はθi回転部706入力座標データであり、(Xi、Yi)はθi回転部706の出力座標データを表す。また、最終的な繰り返し演算回数mに対して、繰り返し回転演算回数iは0からm−1の値をとる。また、数式3において繰り返し回転演算回数iが0の時、右辺の座標データが(X−1、Y−1)のとなるが、これは回転演算1回目として選択部702で選択される初期座標データ71(Ya1,0)のことである。また、回転方向δi47は繰り返し回転演算回数iが0の時は1(正回転(左回り))固定であり、以降は回転方向判別部712の判別結果によって1あるいは‐1(逆回転(右回り))が選択される。2θ回転補正部710では、θi回転部706と後述する3θi回転部708ならびに3θi回転部709の回転演算回数の差が起因の絶対値ズレを補正する。具体的には式5で示す演算を実施する。
(Θ rotation calculation)
Unlike the other embodiments, two θ rotation calculations, a θ rotation calculation 1 and a θ rotation calculation 2, are configured. The selection unit 702 configuring the θ rotation calculation 1 selects the initial coordinate data 71 (Ya1, 0) in the first rotation calculation in the series of CORDIC calculations, and the second and subsequent calculations that are repeated calculations are the CORDIC rotation calculation results. The θ rotation coordinate data 81 is selected. When the A-phase data X10 and the B-phase data Y11 are updated and a new arctangent calculation is performed, the above repeated calculation is cleared. Then, a new CORDIC calculation is started, the updated initial coordinate data 71 (Ya1, 0) is selected again as the first rotation calculation, and thereafter, the rotary coordinate data 81 is selected. The θi rotation unit 706 rotates the θ rotation selection coordinate data 75 in the rotation direction δi47 by the rotation angle of θi. This rotation calculation has a characteristic of CORDIC rotation calculation, and the rotation calculation shown in Expression 3 is executed for the repeated rotation calculation number i. Here, (Xi−1, Yi−1) is the input coordinate data of the θi rotation unit 706, and (Xi, Yi) is the output coordinate data of the θi rotation unit 706. Further, the number of repeated rotation calculations i takes a value from 0 to m−1 with respect to the final number m of repeated calculations. Further, when the number i of repeated rotation calculations is 0 in Expression 3, the coordinate data on the right side is (X-1, Y-1), which is the initial coordinates selected by the selection unit 702 as the first rotation calculation. It is the data 71 (Ya1, 0). Further, the rotation direction δi47 is fixed to 1 (forward rotation (counterclockwise)) when the number of times of repeated rotation calculation i is 0, and thereafter 1 or -1 (reverse rotation (clockwise rotation) depending on the determination result of the rotation direction determination unit 712. )) is selected. The 2θ rotation correction unit 710 corrects the absolute value shift due to the difference in the number of rotation calculations between the θi rotation unit 706 and the 3θi rotation unit 708 and the 3θi rotation unit 709 described later. Specifically, the calculation shown in Expression 5 is performed.

ただし、右辺のXi、Yiはθi回転部706の出力である補正前回転座標データ79であり、左辺のXi、Yiは2θ回転補正部710によって補正された(更新された)回転座標データ81(Ya1COSθ,Ya1SINθ)である。以上の一連操作が、本実施形態におけるθ回転演算1の繰り返し回転演算1回に相当する。ここで初期座標データ71が初期値として与えられた結果、回転座標データ81(Ya1COSθ,Ya1SINθ)が得られる。この余弦成分Ya1COSθは、後述する回転方向判別部712で用いる判別式の4つの項のうちの1つに対応した演算結果となっている。他の回転演算(θ回転演算2、3θ回転演算1、3θ回転演算2)に関しても同様である。選択部703、選択部704、選択部705によって、各々回転選択座標データ76、回転選択座標データ77、回転選択座標データ78が選択され、さらに、それらがθi回転部707、3θi回転部708、3θi回転部709によって回転演算される。θi回転部707によって回転演算された補正前回転座標データ80は2θ回転補正部711によって補正され回転座標データ82が得られる。以上のようにして、それぞれ回転座標データ82(Xb1COSθ,Xb1SINθ)、回転座標データ83(Ya3COSθ,Ya3SINθ)、回転座標データ84(Xb3COSθ,Xb3SINθ)が得られる。 However, Xi and Yi on the right side are the uncorrected rotational coordinate data 79 output from the θi rotation unit 706, and Xi and Yi on the left side are the rotational coordinate data 81 (corrected (updated) by the 2θ rotation correction unit 710. Ya1COSθ, Ya1SINθ). The above series of operations corresponds to one repetitive rotation calculation of the θ rotation calculation 1 in the present embodiment. Here, as a result of the initial coordinate data 71 being given as an initial value, rotational coordinate data 81 (Ya1COSθ, Ya1SINθ) is obtained. The cosine component Ya1COSθ is a calculation result corresponding to one of the four terms of the discriminant used in the rotation direction discriminating unit 712 described later. The same applies to other rotation calculations (θ rotation calculation 2, 3θ rotation calculation 1, 3θ rotation calculation 2). The rotation selection coordinate data 76, the rotation selection coordinate data 77, and the rotation selection coordinate data 78 are selected by the selection unit 703, the selection unit 704, and the selection unit 705, respectively. The rotation unit 709 calculates the rotation. The pre-correction rotational coordinate data 80 that has been rotationally calculated by the θi rotation unit 707 is corrected by the 2θ rotation correction unit 711 to obtain rotational coordinate data 82. As described above, rotational coordinate data 82 (Xb1COSθ, Xb1SINθ), rotational coordinate data 83 (Ya3COSθ, Ya3SINθ), and rotational coordinate data 84 (Xb3COSθ, Xb3SINθ) are obtained, respectively.

(回転方向判別)
本実施形態における回転方向判別部712による方向判別の演算式は数式21で示される。これは、数式20の分母を払っており、除算を省略した形である。
(Rotation direction discrimination)
An arithmetic expression for the direction determination by the rotation direction determination unit 712 in the present embodiment is represented by Formula 21. This is a form in which the denominator of Expression 20 is paid and the division is omitted.


他の実施形態と同じく、数式21が真の時、正回転(左回り)となり、δiは1、式20が偽の時、逆回転(右回り)となり、δiは‐1の値をとる。本実施形態の特徴は、数式21に示される左辺の4つの項が、前段の各回転演算の結果(回転座標データ81、82、83、84)に含まれている点である。よって、回転方向判別部712では、単に加減算だけを行い、その正負判定だけで回転方向δi47を決定できる。これは高調波歪補正CORDIC回転処理部が乗算器なしで構成されていることを意味する。よって、この繰り返し回転演算部の高速化につながる。

As in the other embodiments, when the expression 21 is true, it is a positive rotation (counterclockwise rotation), δi is 1, and when the expression 20 is false, it is a reverse rotation (clockwise rotation), and δi has a value of −1. A feature of the present embodiment is that the four terms on the left side shown in Expression 21 are included in the results (rotational coordinate data 81, 82, 83, 84) of each rotation calculation in the preceding stage. Therefore, the rotation direction discriminating unit 712 can determine the rotation direction δi47 only by performing addition and subtraction and determining whether it is positive or negative. This means that the harmonic distortion correction CORDIC rotation processing unit is configured without a multiplier. Therefore, the speed of the repetitive rotation calculation unit is increased.

以上説明したとおり本実施形態によれば、CORDIC回転演算処理部を乗算器なしで構成することが可能となっている。そのうえでエンコーダ出力信号に含まれる高調波成分を3次まで除去した逆正接演算が可能となり、結果3次高調波成分による検出誤差が除去(補正)された高精度な検出位置を得ることができる。本実施形態での演算結果は第3実施形態と同じであり、図19に示す通りになる。また、本実施形態においても、第2実施形態同様に高次の高調波成分除去可能な構成に拡張することが可能である。拡張方法は第2実施形態で述べたとおりであり、本実施形態に対する高次の高調波成分除去構成の説明は省略する。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to configure the CORDIC rotation calculation processing section without a multiplier. In addition, it is possible to perform arctangent calculation by removing harmonic components included in the encoder output signal up to the third order, and as a result, it is possible to obtain a highly accurate detection position in which a detection error due to the third order harmonic component is removed (corrected). The calculation result in this embodiment is the same as that in the third embodiment and is as shown in FIG. Further, also in the present embodiment, it is possible to extend to a configuration capable of removing high-order harmonic components as in the second embodiment. The extension method is as described in the second embodiment, and the description of the high-order harmonic component removal configuration for this embodiment is omitted.

(第5実施形態)
第5実施形態では、他の実施形態で説明をした高調波成分を考慮したCORDIC回転演算における、高調波歪の除去フィルタとしての応用例を示す。
(Fifth Embodiment)
The fifth embodiment shows an application example as a harmonic distortion removal filter in the CORDIC rotation calculation in consideration of the harmonic component described in the other embodiments.

図8は、第3実施形態における変位検出部の構成の一例を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the displacement detector in the third embodiment.

逆正接演算部801は、他の実施形態で述べてきた構成とは異なり、逆正接演算機能を有するが、高調波成分を除去する機能を持たない。通常のCORDICによる逆正接演算の構成である。第1実施形態との大きな相違点は、高調波除去フィルタ部802を有することになる。本実施形態では、逆正接演算部801における高調波成分の演算を行わないため、前段の高調波除去フィルタ部802で高調波成分を除去する処理を行う。 The arctangent calculation unit 801 has an arctangent calculation function, unlike the configurations described in the other embodiments, but does not have a function of removing harmonic components. This is a configuration of arctangent calculation by a normal CORDIC. A major difference from the first embodiment is that it has a harmonic wave removing filter unit 802. In this embodiment, since the arc tangent calculation unit 801 does not calculate the harmonic component, the preceding harmonic removal filter unit 802 performs the process of removing the harmonic component.

図9に、高調波除去フィルタ部802の構成図を示す。高調波除去フィルタ部802は1実施形態の逆正接演算部304とほぼ同じ構成である。基本動作は、第1実施形態で述べたものと同じである。変更点は、偏角演算部407が除去されており、回転角出力の変わりにθ回転演算の演算結果である回転座標データ48(COSθ,SINθ)が出力されるようになっている部分である。高調波成分除去Xデータ14は回転座標データ48の余弦成分(COSθ)、高調波成分除去Yデータ16は回転座標データ48の正弦成分(SINθ)がそれぞれ対応している。本実施形態における一連の繰り返し回転演算の結果として、基本波成分である回転座標データ48(COSθ,SINθ)と3次高調波成分である回転座標データ49(COS3θ,SIN3θ)を付随的に得ることができる。この効果を利用し、基本波成分だけを抽出、つまり3次高調波成分を除去する信号フィルタとして機能させることが、本実施形態の特徴である。 FIG. 9 shows a block diagram of the harmonic elimination filter unit 802. The harmonic removal filter unit 802 has substantially the same configuration as the arctangent calculation unit 304 of the first embodiment. The basic operation is the same as that described in the first embodiment. The change is that the declination calculation unit 407 is removed and the rotation coordinate data 48 (COSθ, SINθ) which is the calculation result of the θ rotation calculation is output instead of the rotation angle output. .. The harmonic component removal X data 14 corresponds to the cosine component (COSθ) of the rotational coordinate data 48, and the harmonic component removal Y data 16 corresponds to the sine component (SINθ) of the rotational coordinate data 48. As a result of a series of repetitive rotation calculations in this embodiment, rotational coordinate data 48 (COSθ, SINθ) that is a fundamental wave component and rotational coordinate data 49 (COS3θ, SIN3θ) that is a third-order harmonic component are additionally obtained. You can Using this effect, it is a feature of this embodiment that only the fundamental wave component is extracted, that is, it functions as a signal filter that removes the third harmonic component.

以上で説明したとおり、本実施形態によれば、A相、B相信号に含まれる3次高調波成分除去するフィルタ機能を有するエンコーダの情報処理装置を提供可能である。図14に示す高調波成分を含むエンコーダ信号を、第5実施形態で信号処理した結果を図20に示す。図20に示す通り、3次高調波成分が除去され、高精度な基本波成分だけの信号が得られていることがわかる。本実施形態においても、他の実施形態の詳細構成をとることも可能である。具体的には、第2実施形態同様に高次の高調波成分除去可能な構成、第3実施形態同様にA相、B相で基本波ならびに高調波成分の強度が異なる場合の構成、並びに第4実施形態と同様に、乗算フリーの構成である。これらは、各実施形態の説明で述べたとおりであり、詳細な説明は省略する。 As described above, according to this embodiment, it is possible to provide the information processing device of the encoder having the filter function of removing the third harmonic component contained in the A-phase and B-phase signals. FIG. 20 shows the result of signal processing of the encoder signal including the harmonic components shown in FIG. 14 in the fifth embodiment. As shown in FIG. 20, it can be seen that the third harmonic component is removed and a highly accurate signal of only the fundamental component is obtained. Also in this embodiment, it is possible to take the detailed configuration of the other embodiments. Specifically, a configuration capable of removing higher harmonic components as in the second embodiment, a configuration in which the intensities of the fundamental wave and the harmonic components are different between the A phase and the B phase as in the third embodiment, and Similar to the fourth embodiment, it has a multiplication-free configuration. These are as described in the description of each embodiment, and detailed description will be omitted.

(その他の実施形態)
上記実施形態ではCORDIC演算アルゴリズムを基本原理として逆正接演算を行っていため、高調波成分の演算のためにもCORDIC演算アルゴリズムを用いる実施形態を述べてきた。しかし、高調波成分の演算には別の手法を用いても、本発明の趣旨から逸脱しない。たとえば、CORDIC回転演算によって得られる基本回転演算結果(θ回転演算による回転座標データ)を、三角関数の3倍角公式を用いて3θ回転演算した回転座標データに変換することが可能である。これら回転座標データを方向判別部に入力し、次回の回転演算方向を決定してもよい。
(Other embodiments)
Since the arctangent calculation is performed based on the CORDIC calculation algorithm as the basic principle in the above embodiment, the embodiment in which the CORDIC calculation algorithm is also used for the calculation of the harmonic component has been described. However, even if another method is used for the calculation of the harmonic component, it does not depart from the gist of the present invention. For example, it is possible to convert the basic rotation calculation result (rotation coordinate data by the θ rotation calculation) obtained by the CORDIC rotation calculation into the rotation coordinate data obtained by the 3θ rotation calculation using the trigonometric triple angle formula. You may input these rotation coordinate data into a direction determination part, and determine the next rotation calculation direction.

また、上記実施形態では、単一の回転部を複数回の繰り返し回転演算処理操作を行う再帰処理型の構成をとっている。しかしながら、同じ回転演算部内に複数段の回転部を持ち、それらがパイプライン状に接続されて、回転演算処理操作を行うパイプライン処理型の構成でも実現可能である。尚、上述のモータ制御装置をネットワークカメラや製造装置のステージなどの雲台に利用し、雲台の動作の滑らかさを向上させることができる。ネットワークカメラは、CPU、ROM、RAM、撮像部、雲台、ネットワークインターフェースを備える。 In addition, in the above-described embodiment, a recursive processing type configuration is adopted in which a single rotation unit performs repeated rotation calculation processing operations a plurality of times. However, it is also possible to realize a pipeline processing type configuration in which a plurality of stages of rotation units are provided in the same rotation calculation unit, and these are connected in a pipeline to perform a rotation calculation processing operation. The above-mentioned motor control device can be used for a pan head such as a stage of a network camera or a manufacturing apparatus to improve the smoothness of operation of the pan head. The network camera includes a CPU, a ROM, a RAM, an image pickup unit, a platform, and a network interface.

また、上記実施形態では、位置を検出するための2相エンコーダ信号が高調波成分を含む場合を述べてきた。しかしながら、エンコーダ信号に限定されず、高調波成分を含む2相信号全般に適用することも可能である。 Further, in the above embodiment, the case where the two-phase encoder signal for detecting the position includes the harmonic component has been described. However, the present invention is not limited to encoder signals, and can be applied to all two-phase signals including harmonic components.

例えば、三相ブラシレスモータを駆動した場合の駆動電流から、モータ回転角に対応した2相信号を検出することができる。つまり検出した2相信号からATAN処理によってモータ回転角を算出することが可能である。 For example, a two-phase signal corresponding to the motor rotation angle can be detected from the drive current when driving a three-phase brushless motor. That is, the motor rotation angle can be calculated from the detected two-phase signal by ATAN processing.

この2相信号には、高調波成分が重畳することが知られている。よって、本実施形態を適用することで2相信号の高調波成分の影響を除去し、正確なモータ回転角を検出することが可能となる。 It is known that a harmonic component is superimposed on this two-phase signal. Therefore, by applying this embodiment, it is possible to remove the influence of the harmonic components of the two-phase signal and detect the accurate motor rotation angle.

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。 The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or device via a network or various storage media, and the computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or device reads the program. This is the process to be executed.

401 回転方向判別部
402 選択部(θ回転演算)
403 選択部(3θ回転演算)
404 θi回転部
405 3θi回転部
406 2θ回転補正部
407 偏角演算部
401 rotation direction determination unit 402 selection unit (θ rotation calculation)
403 Selector (3θ rotation calculation)
404 θi rotation unit 405 3 θi rotation unit 406 2θ rotation correction unit 407 declination calculation unit

Claims (11)

移動体を測定することにより得られた第一の相のアナログ波状信号と第二の相のアナログ波状信号とを取得する取得手段と、
前記第一の相のアナログ波状信号に対して第一の余弦波および当該第一の余弦波よりも高調波である第二の余弦波を用い、前記第二の相のアナログ波状信号に対して第一の正弦波および当該第一の正弦波よりも高調波である第二の正弦波を用いた逆正接の関係式を満たす位相の情報を、反復計算で前記逆正接の関係式に含まれる回転角を収束させることにより算出する算出手段と、を有することを特徴とする情報処理装置。
Acquisition means for acquiring the analog wavy signal of the first phase and the analog wavy signal of the second phase obtained by measuring the moving body,
Using a first cosine wave and a second cosine wave that is a higher harmonic than the first cosine wave for the first phase analog wave signal, and for the second phase analog wave signal Phase information satisfying the arctangent relational expression using the first sinusoidal wave and the second sinusoidal wave that is a higher harmonic than the first sinusoidal wave is included in the arctangent relational expression by iterative calculation. An information processing device comprising: a calculating unit that calculates by converging a rotation angle.
前記反復計算は、CORDIC演算であることを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus according to claim 1, wherein the iterative calculation is a CORDIC operation. 前記反復計算において、前記第一の正弦波と前記第二の正弦波との初期値は、ゼロであることを特徴とする請求項1もしく2のいずれか1項に記載の情報処理装置。 3. The information processing apparatus according to claim 1, wherein in the iterative calculation, initial values of the first sine wave and the second sine wave are zero. 前記算出手段は、前記CORDIC演算における座標データの絶対値を補正する補正手段を有することを特徴とする請求項2に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus according to claim 2, wherein the calculation unit has a correction unit that corrects an absolute value of coordinate data in the CORDIC calculation. 前記算出手段は、前記反復計算に含まれるそれぞれの演算を行う複数の演算回路を有し、
当該複数の演算回路はパイプライン状に接続されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の情報処理装置。
The calculating means has a plurality of arithmetic circuits for performing respective operations included in the iterative calculation,
The information processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of arithmetic circuits are connected in a pipeline.
前記算出手段は、前記反復計算に含まれるそれぞれの演算を行う複数の演算回路を有し、
当該複数の演算回路は再帰的に接続されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の情報処理装置。
The calculating means has a plurality of arithmetic circuits for performing respective operations included in the iterative calculation,
The information processing device according to claim 1, wherein the plurality of arithmetic circuits are recursively connected.
前記第二の余弦波と前記第二の正弦波との少なくともいずれか一方の成分が除去された信号を出力する出力手段を更に有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の情報処理装置。 7. The output means for outputting a signal from which at least one component of the second cosine wave and the second sine wave is removed is further included. The information processing device described. 前記出力手段は、前記移動体の位置変位を示すエンコーダ信号として、前記信号を出力することを特徴とする請求項7に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus according to claim 7, wherein the output unit outputs the signal as an encoder signal indicating a positional displacement of the moving body. 前記算出手段の算出の結果に基づき、前記移動体の位置を制御するモータの回転を制御する制御手段を更に有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の情報処理装置。 9. The information processing apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that controls rotation of a motor that controls the position of the moving body based on the calculation result of the calculation unit. .. 取得手段が、移動体を測定することにより得られた第一の相のアナログ波状信号と第二の相のアナログ波状信号とを取得する取得工程と、
算出工程が、前記第一の相のアナログ波状信号に対して第一の余弦波および当該第一の余弦波よりも高調波である第二の余弦波を用い、前記第二の相のアナログ波状信号に対して第一の正弦波および当該第一の正弦波よりも高調波である第二の正弦波を用いた逆正接の関係式を満たす位相の情報を、反復計算で前記逆正接の関係式に含まれる回転角を収束させることにより算出する算出工程と、を有することを特徴とする情報処理方法。
Acquisition means, an acquisition step of acquiring the analog wavy signal of the first phase and the analog wavy signal of the second phase obtained by measuring the moving body,
The calculating step uses a first cosine wave and a second cosine wave that is a higher harmonic than the first cosine wave for the first phase analog wavy signal, and uses the second phase analog wavy signal. The information of the phase satisfying the relational expression of the arctangent using the first sinusoidal wave and the second sinusoidal wave that is a higher harmonic wave than the first sinusoidal wave with respect to the signal is obtained by iterative calculation and the arctangent relationship is obtained. And a calculation step of calculating by converging the rotation angle included in the formula.
コンピュータを、
移動体を測定することにより得られた第一の相のアナログ波状信号と第二の相のアナログ波状信号とを取得する取得手段と、
前記第一の相のアナログ波状信号に対して第一の余弦波および当該第一の余弦波よりも高調波である第二の余弦波を用い、前記第二の相のアナログ波状信号に対して第一の正弦波および当該第一の正弦波よりも高調波である第二の正弦波を用いた逆正接の関係式を満たす位相の情報を、反復計算で前記逆正接の関係式に含まれる回転角を収束させることにより算出する算出手段と、を有することを特徴とする情報処理装置として機能させるためのプログラム。
Computer,
Acquisition means for acquiring the analog wavy signal of the first phase and the analog wavy signal of the second phase obtained by measuring the moving body,
Using a first cosine wave and a second cosine wave that is a higher harmonic than the first cosine wave for the first phase analog wave signal, and for the second phase analog wave signal Phase information satisfying the arctangent relational expression using the first sinusoidal wave and the second sinusoidal wave that is a higher harmonic than the first sinusoidal wave is included in the arctangent relational expression by iterative calculation. A program for causing an information processing apparatus to function, comprising: a calculating unit that calculates by converging a rotation angle.
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